«компьютерлік физика негіздері» 5В060400 «Физика» мамандыєы їшін Семей 2013
- Бұл бет үшін навигация:
- Максимал балл саны -104 балл
|
1
1 1
1 2
1 2
2 1 1 1 1
2 2 2
2 1 2 2 2 2 2 1 2 1
1 1
1 1 1 2
1 2 1 2 1 1 1
1 2
2 1 1
2
|
6. Студенттертерге пєнді оќытуда єдістемелік н±сќаулар.
6.1.Курс форматы.
Пєнді оќып мењгеруі ‰шін студенттіњ ќолында оќулыќтар, оќу
ќ±ралдары, физикадан зертханалыќ ж±мыстарѓа єдістемелік н±сќаулар,оќу баѓдарламасы (syllabus), µзбетімен ж±мысќа єдістемелік ќ±ралдар, дєріс конспектілері бар.
Студент барлыќ аудиториялыќ сабаќтарѓа жєне ОК¤БЖ –ќа ќатысуы міндетті, оќытушымен ќосымша сабаќ µтуге м‰мкіндігі бар.
Студент мерзімінде оќытушыѓа ¤БЖ тапрсырмаларын тапсыруы ќажет, зертханалыќ, машыќтану сабаќтарына жєне семинарларѓа дайын болуы керек.
Студент сабаќты босататын болса оныњ рейтингісі тµмендетіледі, сондыќтан ол босатылѓан сабаќтар боыйнша баќылау ж±мысын орындауы ќажет.
Студент оќу сабаќтарыныњ барлыќ т‰рлерінде белсенді ж±мыс істеуі ќажет, оныњ ж±мысы баллмен баѓаланады да, ќосылып аралыќ жєне ќорытынды рейтинг ќойылады.
ОК¤БЖ –ќа сабаќ жєне µзбетімен ж±мыс кезінде ќиындыќ тудырѓан с±раќтар шыѓарылады. Егер ондай с±раќтар туындамайтын болса, дєріс бойынша білімін кењейтіп терењдетеді, ќосымша ѓылыми єдебиеттермен танысуына болады. Ќарастырылып отырѓан с±раќтар бойынша студент баяндама жасауына болады.
6.2.Курс саясаты.
Студентке ќойылатын талаптар:
Сабаќќа ќатысу: Дєріс, машыќтану сабаќтарына ќатысу міндетті т‰рде.
Ќандай да бір себептермен сабаќты босататын жаѓдайда да студент µзбетімен ж±мыс таќырыптарын дєл уаќытында µткізу ќажет, ал босатылѓан сабаќтар таќырыбы бойынша баќылау ж±мысын жазу немесе тест тапсыру керек.
Мінез-ќ±лыќ: Сабаќ уаќытында ‰немі тєртіп б±зѓан студент аудиториядан шыѓарылып жіберіледі немесе б‰кіл курс бойынша “ќанаѓаттанѓысыз” деген баѓа ќойылады.
Баќылау тапсырмалары: Міндетті т‰рде оларды дєл уаќытында орындап тапсыру керек. Уаќытынан кешіктіріліп тапсырылѓан тапсырмалар автоматты т‰рде тµмендетіледі баѓаланады.
Межелік аттестация: Межелік аттестация сабаќќа ќатысу, µзбетімен ж±мысты дєл уаќытында µткізу, сабаќ кезінде ауызша жєне жазбаша т‰рде тапсыру, межелік баќылау нєтижесінде ќойылады.
Кµшіру мен плагиат: Кез-келген кµшіріп алу немесе плагиат (басќа студенттердіњ дайын тапсырмалары мен шыѓарылѓан есептерін ќолдану) аныќталатын болса студент аудиториядан шыѓарылып жіберіледі немесе б‰кіл курс бойынша “ќанаѓаттанѓысыз” деген баѓа ќойылады.
¦ялы телефондар: Сабаќ кезінде µшіріліп ќоюы керек.
Емтихан: Ќорытынды ауызша емтиханѓа пєн бойынша ќойылатын ењ жоѓары баллдыњ 50% алѓан студенттер жіберіледі. Емтихан кезінде студент ±сынылѓан 2 с±раќ материалы бойынша жауап беруі жєне курс бойынша берілген еспепті шыѓаруы керек.
6.3. Баѓа кою саясаты.
Студенттіњ пєнді мењгенгенін оќытушы баѓалайды. Студенттіњ ж±мысын баѓалаудыњ тµрт м‰мкін дењгейі ќарастырылады:
репродуктивті кµмектесу арќылы (тану, ќайталау);
репродуктивті кµмексіз (еске саќтау жєнетиптік есептерді шыѓаруѓа
ќолдану);
эвристикалыќ (типтік емес, ќиын есептедлі шыѓару);
творчестволыќ (оќу-зерттеу немесе ѓылыми-зерттеу ж±мыстары барысында проблемалыќ есептерді шыѓару.
Осы білім дењгейлерлеріне сєйкес баѓа ќойылады.
Бірінші дењгей – 3 (ќанаѓаттанарлыќ), екінші дењгей – 4 жаќсы), ‰шінші дењгей- 5 (µте жаќсы) –ке баѓаланады.
6.4.Дєріске дайындыќ.
6.4.1. Ќолдарыњыздаѓы ж±мыс баѓдарламасында пєнніњ мазм±ны ашылып кµрсетілген, негізгі єдебиетте кµрсетілген, дєріс с±раќтары берілген, зертхана ж±мыстарыныњ аттары, практикалыќ сабаќтар ‰шін жєне µзбетімен ж±мыс тапсырмалары кµрсетілген.
6.4.2. Сабаќ кестесі Сізге семестр басталмай т±рып белгілі болады.
6.4.3 Дєріс кезінде белсенді т‰рде ж±мыс істеуге дайындыќ жасау ‰шін
кµрсетілген єдебиет бойынша дєріс материалын µзбетіњмен оќуыњ ќажет, таќырып бойынша ќосымша єдебиеттерді ќарастыру ќажет, µз ойыњыз бойынша негізгі мєселелерді кµрсете отырып ќысќаша конспект жазу керек, оќытушыѓа таќырып бойынша т‰суге ќиындыќ тудырѓан с±раќтартар тізімін жасау керек.
6.4.4. Таќырып бойынша дєрісті тыњдау барысында µз конспектініњді толыќтыруѓа м‰мкіндігіњіз бар, µз с±раќтарыњызѓа жауап алуыњызѓа болады. ¤з конспектініњді т‰сіндіре білуіњіз керек, себебі семестр соњындаѓы емтиханды жєне курстыњ соњында µткізілетін мемлекеттік емтиханды ауызша тапсыратын боласыз.
6.5. Машыќтану сабаѓына дайындыќ.
6.5.1. Практикалыќ сабаќќа дайындалу ‰шін Сізге баќылау с±раќтары белгілі,
осы с±раќтардыњ жауабын білу ќажет.
6.5.2. Сабаќ кезінде шыѓарылатын есептер нµмірлері белгілі болѓандыќтан, ол есептерді µзбетіњізбен шыѓаруѓа тырысыњыз, себебі сабаќ кезінде осы ж±мыс ±шін балл алуѓа болады.
6.5.3. Егер есептерді шыѓара алмасањыз, ±сынылѓан, физикалыќ есептерді
шыѓару жолдары кµрсетілген єдістемелік н±сќауларды пайдаланыњыз.
6.5.4. Практикалыќ сабаќтар кезінде, ОК¤Ж –та, консультацияларда
шыѓарылѓан есептер де Сізге µзбетімен ж±мыс тапсырмаларын орындауѓа м‰мкіндік береді.
6.5.5. Практикалыќ сабаќ кезінде есепті шешуге ±сынылѓан єр ќадам 1 баллѓа баѓаланады.
6.5.6. Есепті шыѓарудаѓы µзбетімен ж±мыс 5 баллѓа баѓаланады.
6.5.7. Практикалыќ сабаќ кезінде тест бойынша жауап алу ж‰ргізілуі м‰мкін, єр с±раќ 1 баллѓа баѓаланады.
Барлыќ алынѓан баллдар аралыќ жєне межелік аттестация кезінде
ќосылады.
6.6. Зертханалыќ сабаќтарѓа дайындыќ.
6.6.1. Студентке ж±мыстардыњ таќырыбы мен єдебиеттер тізімі белгілі. Студент ж±мыс дєптеріне конспект жасауы ќажет, баќылау с±раќтарына жауаптар жазуы ќажет жєне оларды оќып білуі ќажет.
Сабаќ кезінде студент оќытушыныњ ќойѓан с±раќтарына жауап
беріп,содан соњ ж±мысты орындауѓа р±ќсат алу ќажет.
6.6.3.¤лшеулерді µте м±ќият ж‰ргізіп, студент ж±мыс дєптерінде кестені
толтырады жєне µлшеу нєтижелеріне математикалыќ µњдеу жасайды. Ж±мыс бойынша ќорытынды жасайды.
6.6.4.Жеке дєптерде ж±мыс бойынша есеп жасайды.
6.6.5.Зертханалыќ ж±мыстыњ орындалуы, есебі жєне ќорѓауы 5 баллѓа
баѓаланады.
6.6.6.Барлыќ ж±мыстар бойынша алынѓан баллдар аралыќ жєне межелік аттестация кезінде ќосылады.
6.7. Семинарлыќ сабаќтарѓа дайындыќ.
6.7.1. Студентке семинар сабаќтарыныњ таќырыптары мен ќосымша єдебиеттер белгілі. Студентќажетті єдебиетті тауып негізгі пункттерін ерекшелей отырып конспектілейді, ќолданѓан єдеьиетін кµрсетеді.
6.7.2. Студент конспект соњында таќырып бойынша с±раќтар тізімін жасайды.
6.7.3. Семинар кезінде µз жоспары боынша материалды баяндайды, оќытушы мен студенттердіњ ќойѓан с±раќтарына жауап береді.
6.7.4. Семинар таќырыбы бойынша жауап беру 5 баллѓа баѓаланады.
6.8. Єдебиетпен ж±мыс істеуге арналѓан н±сќаулар.
6.8.1. Єдебиеттен таќырып бойынша ќажетті материалды тауып, оны оќып, єр оќылѓан абзацќа таќырып беруге тырысу ќажет. Абзацќа таќырып бере білу студенттіњ ондаѓы сµйлемді, фразаны немесе б‰кіл абзацты ±ѓатындыѓын кµрсетеді.
6.8.2. Студент ат берілген абзац материалын конспектілей отырып, келесі
абзацќа кµшеді.
6.8.3. Материалды оќып, конспектілеп, текст бойынша с±раќтарѓа жауап
беру ќажет.
6.8.4. Соњында таќырыптар немесе жоспар бойынша материалды айту тиімді.
6.9. Дєріс конспектісіне мысал.
Материалыќ н‰кте динамикасы.
Дєріс жоспары:
Механиканыњ динамика бµлімініњ негізгі маќсаты.
Масса.К‰ш. Ньютон зањдары.
Механикадаѓы к‰штер.
Импульс. Гравитациялыќ к‰штер.
Б‰кілєлемдік тартылыс зањы.
Ќолданылѓан єдебиеттер:
Савельев И.В. Физика курсы . том 1,. 1982-1989 (аударма),бет.49 – 62,
168 – 178
2. Ќойшыбаев Н., Шарыќбаев А.О. Физика. Оку ќ±ралы. I том (механика, молекулалыќ физика жєне жылу). - Алматы: КазмемЃАЃЗИ, 2001. - 265 б.
Механиканыњ негізгі маќсаты денелердіњ берілген санаќ системасындаѓы ќозѓалысын жєне осы ќозѓалыстыњ сипатын аныќтайтын себептерді зерттеу болып табылады. Ќандай жаѓдайларда да дене т‰зу сызыќты немесе ќисыќ сызыќты траекториямен бірќалыпты не бірќалыпсыз, ‰демелі не баяулай ќозѓалатындыѓын аныќтау ќажет.
Денелердіњ µзара єрекеттесулері кезінде олардыњ ќозѓалыс сипатыныњ µзгеретіндігін білеміз. Ал егер ќарастырѓалы отырѓан денеміз басќа денелермен єрекеттеспейтін болса ше? Б±л жерде біз Ньютонныњ инерция зањына келеміз:
Егер берілген дене басќа ешќандай денемен єрекеттеспейтін болса, онда оныњ ќозѓалыс жылдамдыѓы шама жаѓынан да, баѓыт жаѓынан да µзгермейді, яѓни ол бірќалыпты т‰зу сызыќты ќозѓалады.
Б‰л зањды Ньютонныњ бірінші зањы деп атайды.
Ньютон механикасында біз баяу ќозѓалыстармен істес боламыз. Макроскопиялыќ денелердіњ ењ ‰лкен жылдамдыѓы б±л планеталардыњ, метеорлардыњ, космос корабльдерініњ жылдамдыќтары. Олардыњ шамасы секундіне бірнеше ондаѓан километрден аспайды, б±л жылдамдыќтар с=300000 км/с болатын жарыќ жылдамдыѓынан кµп кіші.
Масса. К‰ш. Ќозѓалыс. Ньютонныњ екінші зањы. Ньютонныњ ‰шінші зањы
К‰ш т‰сінігін механикада денелердіњ µзара єрекеттесуініњ мµлшері есебінде пайдаланады. Физикада µзара єрекеттесудіњ тµрт т‰рі кездеседі. Олар:
а) денелердіњ арасында б‰кіл єлемдік тартылыстыњ єсерінен пайда болатын гравитациялыќ µзара єрекеттесу;
б) тыныштыќта т±рѓан немесе ќозѓалыстаѓы зарядталѓан
бµлшектердіњ немесе денелердіњ арасында пайда болатын
электромагниттік µзара єрекеттесу;
в) элементар бµлшектер арасында єсер ететін єлсіз
єрекеттесулер;
г) атом ядросы ќ±рамына кіретін бµлшектер арасында єсер
ететін ядролыќ µзара єрекеттесулер.
Механикада негізінен денелердіњ тікелей жанасуы кезінде пайда болатын к‰штер — ‰йкеліс к‰штері жєне серпімділік к‰штері ќарастырылады. Сонымен ќатар механикада электромагниттік жєне гравитациялыќ к‰штер де ќарастырылады.
Ядролыќ к‰штер 10-15 м шамалас ќашыќтыќта єсер етеді. Сондыќтан олар макроскопиялыќ денелердіњ ќозѓалысына єсер етпейді, оларды механикада ќарастырмайды.
Денелердіњ µзара єрекеттесуініњ нєтижесінде не деформация (денелердіњ мµлшерініњ немесе формасыныњ µзгерісі), не ‰деу (жылдамдыќ шамасыныњ немесе баѓытыныњ µзгерісі) пайда болады. Егер к‰ш єсері тоќтаѓаннан кейін дене µзініњ формасын жєне мµлшерін ќалпына келтіретін болса, онда дененіњ деформациясы серпімді деп аталады. Егер де єсер ететін к‰штіњ єсері тоќтаѓаннан кейін оныњ формасындаѓы жєне мµлшеріндегі µзгерістер саќталып ќалатын болса, онда деформация пластикалыќ деп аталады.
Температура деформацияныњ сипатына ќатты єсер етеді. Мысалы, ќатты ќыздырылѓан болат пластина µзініњ серпімділік ќасиетін жоѓалтатын болса, ал жай кездерде пластикалыќ болып табылатын ќорѓасын тµменгі температуралар кезінде серпімді болып шыѓады.
Сонымен, серпімді жєне пластикалыќ деформациялар арасындаѓы ќатал таѓайындалѓан шекара жоќ екен. Біраќ тєжірибе кµрсеткендей, аз мµлшердегі жєне ќысќа мезгілдік деформацияларды жеткілікті дєлдікпен серпімді деп алуѓа болады..
Кез-келген к‰штіњ баѓыты болады, єрі к‰штіњ єсері тек оныњ шамасына ѓана емес, сонымен ќатар оныњ баѓытына да тєуелді болады.. Сонымен, к‰ш вектор болып табылады.
Т‰рліше денелердіњ µзара єрекеттесулерін талдай отырып Ньютон мынандай ќорытындыѓа келді: екі дене шама жаѓынан тењ, ал баѓыттары ќарама-ќарсы к‰штермен µзара єрекеттеседі:
(1)
м±ндаѓы F12 - бірінші дененіњ екінші денеге єсер ететін к‰ші де, F21 - екінші дененіњ бірінші денеге єсер ететін к‰ші. Б±л тоќтам Ньютонныњ ‰шінші зањы деген атпен белгілі.
К‰ш - вектор, сондыќан векторларѓа ќолданылѓан барлык амалдарды оѓан да ќолдануѓа болады.
Жердіњ денені µзіне тартатын к‰ші салмаќ к‰ші деп аталады. Салмаќ к‰ші Жер бетіне жуыќ орналасќан барлыќ денелерге єсер етеді. Егер барлыќ денелер бірдей Жерге ќ±лап т‰се бермейтін болса, ол дегеніміз олардыњ ќозѓалысын басќа денелер шектейді деген сµз, олардыњ тіреуштермен, жіптермен, серіппемен, ќабырѓамен жєне т. б. шектелуі м‰мкін.
Басќа денелердіњ ќозѓалысын шектейтін денелерді байланыстар деп атайды. Салмаќ к‰шініњ µсерінен байланыстар деформацияланады, жєне де деформацияланѓан байланыстыњ реакциясы Ньютонныњ ‰шінші зањы бойынша салмаќ к‰шін тењгереді.
Жерге тартылуыныњ µсерінен дененіњ байланысќа єсер ететін к‰ші салмаќ деп аталады.
Деформацияланѓан байланыстыњ реакциясын салмаќты µлшеуге пайдалануѓа болады. Б±л ‰шін к‰ш бірліктеріне градуирленген динамометр пайдаланылады.
Еркін т‰су. Еркін т‰су деп тек ќана салмаќ к‰шініњ єсерінен болатын ќозѓалысты атайды.
Тєжірибелер кµрсеткендей, барлыќ денелер µздерініњ массаларына тєуелсіз т‰рде бірдей еркін т‰седі. Тєжірибелердіњ нµтижесінде мынандай ќорытындылар жасалѓан:
Еркін т‰су дегеніміз бірќалыпты ‰демелі ќозѓалыс болып табылады.
Барлыќ денелер бірдей g ‰деумен т‰седі (gravitas салмаќ (ауырлыќ) деген латын сµзінен).
Еркін т‰су ‰деуініњ Жердіњ т‰рліше н‰ктелеріндегі мєндерінде аздаѓан айырмашылыќ болады. Асќан дєлдік керек болмайтын кездерде б±л айырмашылыќты (ол 0,6%-тен аспайды) ескермей, g=9,81 м/с2 деп есептейді.
Дененіњ массасы. Тєжірибе кµрсеткендей кез-келген дене ‰шін салмаќ к‰шініњ еркін т‰су ‰деуіне ќатынасы т‰раќгы шама болып табылады:
Демек, Р/g ќатынасы дененіњ ќандайда бір сипаттамасы болып табылады екен. Б±л ќатынас дененіњ массасы деп аталады.
Дененіњ массасы деп денеге т‰сірілген салмаќ к‰шініњ еркін т‰су ‰деуіне ќатынасы аталады:
(2)
Масса дегеніміз скаляр шама, ал салмаќ к‰ші жєне еркін т‰су ‰деуі баѓыттас векторлар. Сондыќтан (27) ќатынасты векторлыќ т‰рде жазѓан д‰рыс:
(3)
Дененіњ массасыныњ оныњ кµлеміне ќатынасы оныњ тыѓыздыѓы деп аталады:
(4)
К‰ш жєне ‰деу
Инерция зањынан кµріп отырѓанымыздай, дене µз бетімен, ќоршаѓан денелермен µзара єрекеттесусіз µзініњ жылдамдыѓын µзгерте алмайды. Дене ќозѓалысыньщ жылдамдыѓыныњ шамасын немесе баѓытын сыртќы денелердіњ єсерімен ѓана µзгертуге болады. Б±л єсерді біз к‰ш деп атаѓанбыз. Динамиканыњ негізгі зањы (басќаша айтќанда Ньютонныњ екінші зањы) µзара єрекеттесетін денелердіњ жылдамдыѓыныњ µзгерісі мен к‰штіњ арасындаѓы ќатынасты µрнектейді.
Инерциалдыќ санаќ системаларында динамика зањдары ењ ќарапайым т‰р ќабылдайды.
Біз дененіњ ќозѓалыс жылдамдыѓы жарыќ жылдамдыѓынан кµш кіші болатын релятивистік емес жаѓдайын ќарастырамыз.
Ж‰ргізілген т‰рліше тєжірибелердіњ нєтижесінде біз мынандай ќорытындыѓа келеміз:
а) Егер дене ќайсыбір инерциалдыќ санаќ системасына ќатысты ‰демелі ќозѓалатын болса, онда денеге к‰ш єсер етеді.
б) К‰ш, осы к‰шке пропорционал жєне онымен баѓыт жаѓынан бірдей т‰сетін ‰деу тудырады; белгілі ‰деу кезінде к‰ш µзі ‰деу беретін дененіњ массасына пропорционал болады.
в) Жарыќ жылдамдыѓынан кµш кіші жьшдамдыќтар кезінде к‰ш шамасы ‰детілетін дененіњ жылдамдыѓына тєуелсіз болады.
Материалдыќ н‰ктеніњ ќисыќ сызыќтыќ траекториямен ќозѓалысын зерттеген кезде де осы тєрізді нєтижелерге келеміз. М‰ндай ќозѓалыс кезінде нормаль немесе центрге тартќыш ‰деудіњ пайда болатындыѓын білеміз:
Т‰рліше денелер мен т‰рліше жылдамдыќтар кезіндегі жєне дененіњ айналыс осінен т‰рліше ќашыќтыќтарда орналасќан кездеріндегі жаѓдайларды ќарастыра отырып, б‰л кезде де денеге дененіњ массасына жєне центрден тепкіш ‰деуіне пропорционал к‰ш єсер ететіндігіне кµз жеткіземіз. Дене мас сасыныњ центрге тартќыш ‰деуге кµбейтіндісі центрге тартќыш к‰ш деп аталады.
Осы айтылѓандарды ќорытындылай келе, былай деп айтуѓа болады: к‰ш дененіњ массасыныњ осы дененіњ алѓан ‰деуіне кµбейтіндісіне тењ болады:
F=ma (5)
Міне, осы µрнек дене жылдамдыѓы вакуумдегі жарыќ жылдамдыѓынан кµш кіші болатын кез ‰шін Ньютонныњ екінші зањы (немесе динамиканыњ негізгі зањы) болып табылады.
Динамиканыњ негізгі зањын сєл басќа т‰рде жазайыќ. Аныќтама бойынша ‰деу дегеніміз
Осыны (30)-ѓа ќойсаќ, онда
болады.
Дененіњ импульсі деп дененіњ массасыныњ жылдамдыѓына кµбейтіндісін айтады:
P=mv (6)
Сонда динамиканыњ негізгі зањын былайша т±жырымдауѓа болады: к‰ш импулъстіњ бірлік уаќыттаѓы µзгерісіне тењ болады:
(7)
Б±л динамиканыњ негізгі зањыныњ ењ жалпылама т±жырымдамасы.
Егерде денеге тењ єсерлісі R болатын к‰штер жиынтыѓы єсер ететін болса, онда Ньютонныњ екінші зањы былай жазылады:
(8)
Егерде материалдыќ н‰кте шењбер бойымен бірќалыпты ќозѓалатын болса, онда барлыќ к‰штердіњ тењ єсерлісі центрге баѓытталѓан болады. Осы тењ єсерлі к‰ш центрге тартќыш к‰ш болып табылады.
Динамиканыњ негізгі зањыныњ кµмегімен денеге т‰сірілген к‰штерді немесе берілген к‰штер бойынша ќозѓалыстыњ сипатын аныќтауѓа болады. Мєселен, егер ќозѓалыс зањы белгілі болса, онда дененіњ ќозѓалыс ‰деуін табуѓа болады. Дененіњ массасын жєне ‰деуін біле отырып, оѓан єсер ететін к‰шті табуѓа болады.
Ќозѓалыс тењдеуін жазѓан кезде мынандай ережені басшылыќќа алѓан д±рыс: ењ алдымен, осы материалдыќ н‰ктеге т‰сірілген барлыќ к‰штерді (оныњ ішінде реакция к‰штерін): содан кейін осы к‰штердіњ тењ єсерлісін табу керек: динамиканыњ негізгі зањына сай, барлыќ т‰сірілген к‰штердіњ тењ єсерлісініњ масса мен ‰деудіњ кµбейтіндісіне тењ екендігін жазу керек:
Салмаќсыздыќ. Б±дан б±рын кµргеніміздей, салмаќты біз Жерге тартылудыњ єсерінен дененіњ байланысќа т‰сіретін µсер к‰ші ретінде аныќтаѓан болатынбыз. Жерге ќатысты дене тыныштыќта болса, оныњ салмаѓы ауырлыќ к‰шіне тењ болады. Дене Жерге ќатысты бірќалыпты жєне т‰зу сызыќты ќозѓалатын кезде де (яѓни инерциалдыќ санаќ системасында) оныњ салмаѓы ауырлыќ к±шіне тењ болады.
Егер дене Жерге ќатысты ‰демелі ќозѓалатын лифте немесе шењбер бойымен ќозѓалатын ±шаќта болатын болса, (ол да Жерге ќатысты ‰демелі ќозѓалады), онда тіреуішке т‰сірілетін ќысым к‰ші, яѓни салмаќ ауырлыќ к‰шіне тењ болмайды.
Инерциалдыќ санаќ системасына ќатысты ‰демелі ќозѓалатын санаќ системасы инерциалдыќ емес санаќ системасы деп аталады.
Сонымен, инерциалдыќ емес санаќ системасы Жерге ќатысты а=g ‰деумен ќозѓалатын кезде салмаќсыздыќ пайда болады екен.
Б‰кіл єлемдік тартылыс
XVII ѓасырдыњ бас кезінде ѓалымдардыњ кµпшілігі єлемніњ гелиоцентрлік системасыныњ д±рыс екендігіне кµздері жетті. Николай Коперник ±сынѓан осы системаѓа сєйкес, Жер жєне басќа планеталар біздіњ планеталыќ системамыздыњ центрі болып табылатын К‰нніњ айналасында ќозѓалып ж‰реді. Біраќ ол кездегі ѓалымдарѓа планеталардыњ ќозѓалыс зањдары да, олардыњ сипатын аныќтайтын себептері де белгісіз еді.
Иоганн Кеплер µзініњ жєне Тихо Брагеніњ ж‰ргізген сансыз кµп баќылауларыныњ нєтижелерін µњдеп шыѓып, планеталардыњ К‰н тµњірегінде ќозѓалысыныњ зандарын тапты. Осы зањдарды т‰сіндіру ‰шін планеталарѓа єсер ететін к‰штерді табу керек екендігін ол жаќсы т‰сінді. Біраќ ол да, оныњ замандастары да еш нєтижеге жете алмады. Б±л мєселені аѓылшынныњ данышпан ѓалымы Исаак Ньютон шешті. Ол оны 1686 жылы шыќќан "Натурал философияныњ математикалыќ бастамалары" деген кітабында жария етті (ол кезде натурал философия деген физика дегенді білдіретін).
Бірінші жуыќталуда планеталарды шењберден айырмашылыѓы жоќ дерлік орбиталардыњ бойымен бірќалыптылыќќа жаќын жылдамдыќпен ќозѓалып ж‰реді деп есептеуге болады. Біраќ материаддыќ н‰ктеніњ шењбер бойымен ќозѓалысы кезінде орбитаныњ центріне ќарай баѓытталѓан (К‰нге ќарай (нормаль) центрге тартќыш) ‰деуі болады. Динамиканыњ негізгі зањынан б±л ‰деуді ќандай да бір к‰штіњ тудыратындыѓы шыѓады. Сµйтіп К‰н єрбір планетаѓа µзініњ центріне ќарай баѓытталѓан ќайсыбір к‰шпен єсер етеді (21-сурет), Ньютонныњ ‰шінші зањынан планетаныњ да К‰нге дєл осындай, біраќ ќарама-ќарсы баѓытталѓан к‰шпен єсер ететіндігі шыѓады.
Ньютонныњ тартылыс зањы
Айдыњ Жерді айнала ќозѓалысы кезінде пайда болатын нормаль ‰деуді талдау ‰стінде Ньютонныњ алѓан нєтижелері оны табиѓаттаѓы барлыќ денелер бір-біріне тартылыс к‰ші деп аталатын ќайсыбір к‰шпен тартылады, єрі осы к‰ш тудыратын ‰деу µзара єрекеттесетін денелердіњ араќашыќтыѓыныњ квадратына кері пропорционал т‰рде кеміп отырады деген ќорытындыѓа итермелейді.
Массалары т1 жєне т2 екі дене бір-бірінен r ќашыќтыќта орналасќан делік. Олар бір-бірімен 
жєне 
к‰штермен µзара єрекеттеседі, єрі Ньютонныњ ‰шінші зањы бойынша 
µрнекті ескеріп
(9)
деп жазамыз. Б±л тењдік 
деп алатын болсаќ, орындалады, м±ндаѓы г-ќайсыбір т±раќты. Сонда
Сонымен,
(10)
Тартылыс зањы былайша т±жырымдалады:
Екі н‰ктелік массалардыњ арасындаѓы тартылыс к‰ші осы денелердіњ массаларына пропорционал жєне олардыњ араќашыќтыѓыныњ квадратына кері пропорционал болады.
Осы зањды тексере білу ‰шін екі материалдыќ н‰ктелердіњ арасындаѓы к‰шті емес, созылыњќы денелердіњ арасындаѓы тартылыс к‰шін де есептей білуіміз ќажет.
Тартылыс зањына кіретін г коэффициент гравитациялыќ т±раќты деп аталады. Ол сан мєні жаѓынан бір-біріне бірлік ќашыќтыќта орналасќан бірлік массалы екі дененіњ µзара єрекеттесу к‰шіне тењ болады.
Осы заманѓы дєл есептеулер б±л коэффициент ‰шін мынандай нєтиже береді:
Енді тартылыс зањын К‰ннен планеталарѓа дейінгі ќашыќтыќты табуѓа ќолданайыќ. Осы кезде ыќшамдыќ ‰шін планеталарды дµњгелек орбиталар бойымен ќозѓалады деп есептейік.
К‰н тарапынан планеталарѓа єсер ететін к‰ш оларѓа мынандай нормаль ‰деу береді: а=Ѓ/т=гМ/r2 Жєне де
болатындыќтан
(11)
болады, м±ндаѓы М - К‰нніњ массасы, r - орбитаныњ радиусы, Т — планетаныњ К‰нді айнала ќозѓалысыныњ периоды. Осыдан,
Сонымен, планеталардыњ К‰нге дейінгі орташа ќашыќтыќтарыныњ кубтары планеталардыњ К‰нді айналу периодтарыныњ квадраттарына пропорционал болады (Кеплердіњ ‰шінші зањы). Планеталардыњ айналыс периодтарын µте дєл µлшеуге болатындыќтан барлыќ планеталарѓа дейінгі ќашыќтыќтарды аныќтау ‰шін К‰ннен планеталардыњ біреуіне дейінгі ќашыќтыќты білсе болѓаны. Осындай эталон ќашыќтыќ ‰шін Жерден К‰нге дейінгі ќашыќтыќ алынѓан, ол ±зындыќтыњ астрономиялыќ бірлігі деп аталады. Ол 149,5109м тењ.
Тартылыс µрісі. Осы заманѓы кµзќарастар бойынша гравитациялыќ єрекеттесу механизмі былайша т‰сіндіріледі. Массасы М болатын єрбір дене µзініњ тµњірегінде µріс тудырады: егер осы µрістіњ ќайсыбір н‰ктесіне массасы т болатын сынаќ денені орналастыратын болсаќ онда µріс осы денеге ќайсыбір Ѓ к‰шпен єсер етеді, ол к‰штіњ мєні µрістіњ осы н‰ктедегі ќасиеттеріне жµне сыншыл дененіњ массасына тєуелді болады. Сыншыл дененіњ де µзініњ тµњірегінде µріс тудыратындыѓы аныќ, ол µріс µз тарапынан массасы М денеге єсер етеді.
Заттан бос болатын еркін кењістіктіњ бірќатар геометриялыќ жµне физикалыќ касиеттері болады. Мєселен, екі н‰ктеніњ ењ кысќа араќашыќтыѓы т‰зу сызыќ болып табылады: кењістіктіњ кез-келген н‰ктесінде уаќыттыњ µтуі бірдей болады: жарыќ сєулелері т‰зу сызыќтар больш табылады.
Эйнштейн бойынша кењістіктіњ ќайсыбір н‰ктесінде орналастырылѓан массасы М дене кењістіктіњ ќасиетін µзгертеді. Мєселен, екі н‰ктеніњ арасындаѓы ењ ќысќа ќашыќтыќ енді т‰зу емес, ќисыќ болады, оныњ т‰рі дененіњ массасына жєне денемен кењістіктіњ ќарастырылып отырылѓан н‰ктесініњ араќашыќтыѓына тєуелді болады. Жарыќ б±рынѓыша екі н‰ктеніњ арасыњдаѓы ењ ќысќа ќашыќтыќ бойынша таралады, біраќ енді жарыќ сєулелері майысады. Осыѓан сєйкес ауыр денелердіњ тµњірегінде уаќыттыњ µтуі де баяулайды. Осылайша, гравитациалыќ µріс ауыр денелердіњ тµњірегінде кењістіктіњ физикалыќ жєне геометриялыќ ќасиетерініњ µзгерісін сипаттайды екен. Гравитациялыќ µріс материалдыќ µріс. Ол біздіњ сана-сезімізге тєуелсіз µмір с‰реді, оны физикалыќ обьектерге єсері бойынша, мысалы, µлшеуін приборларѓа єсері бойынша байќаймыз. Гравитациялыќ µріс материяныњ бір т‰рі болып табылады.
Тартылыс µрісініњ кернеулігі. Тартылыс µрісін сандыќ жаѓынан сипаттау ‰шін гравитациялыќ µрістіњ кернеулігі деген физикалыќ шама енгізіледі. ¤рістіњ кернеулігі сан мєні жаѓынан сыншыл денеге єсер ететін тартылыс к‰шініњ осы дененіњ массасына ќатынасына тењ болады:
(12)
(11) тартылыс зањын пайдаланып жєне онда m1=M, т2=т. деп алып, мынаѓан келеміз:
(13)
¤зіміз кµріп отырѓандай, тартылыс µрісініњ кернеулігі µрісті тудырып т±рѓан дененіњ (µрістіњ кµзініњ) массасыныњ, осы денеден кењісітіктіњ ќарастырѓалы отырѓан н‰ктесіне дейінгі ќашыќтыѓына ќатынасымен аныќталады.
Гравитациялыќ µрістіњ кернеулігініњ µзініњ физикалыќ маѓынасы бойынша сыншыл дененіњ ‰деуімен бірдей т‰сетіндігі аныќ. ¤рістіњ кернеулігі сыншыл дененіњ массасына тєуелсіз болатындыќтан, барлыќ денелер µздерініњ массаларына тєуелсіз т‰рде гравитациялыќ µрістіњ берілген н‰ктесінде бірдей ‰деумен ќозѓалады. Мєселен, міне осы себептен барлыќ денелер µзара ауырлыќ к‰ші µрісінде бірдей g ‰деумен ќозѓалады.
¤рістіњ кернеулігі вектор болып табылады, ол тартылыс к‰ші баѓытында баѓытталѓан. Егер радиус-вектор r µрістіњ М кµзінен µрістіњ зерттелетін н‰ктесіне баѓытталѓан болса, онда кернеулік векторы єрќашанда радиус-векторѓа кері баѓытталѓан болады. Осыны кµрсету ‰шін (46) формуланы минус тањбасымен жазу керек:
(14)
Жердіњ тартылыс µрісі. Егер Жер µз осінен айналмайтын болса, онда ауырлыќ к‰ші шама жєне баѓыт жаѓынан тартылыс к‰шімен бірдей т‰скен болар еді. Осы кезде еркін т‰су ‰деуі Жердіњ тартылыс µрісініњ кернеулігімен бірдей болады. Жер бетінен ќашыќтаѓан кезде ауырлыќ к‰ші жєне еркін т‰су ‰деуі азаяды. Тењіз дењгейінде орналасќан дене Жерге
(15)
к‰шпен тартылады, м±ндаѓы М жєне R — Жердіњ массасы жєне радиусы, g0 тењіз дењгейіндегі еркін т‰су ‰деуі. Ал тењіз дењгейінен биіктікке кµтерілген дене Жерге
(16)
к‰шпен тартылады. Осыдан ауырлыќ к‰ші мен еркін т‰су ‰деуініњ биіктікке байланысты бірдей т‰рде µзгеретіндігі шыѓады.
Жер радиусымен салыстырѓанда кµп кіші болатын биіктіктерде б±л µзгерістерді ескермей, ауырлыќ к‰шін жєне еркін т‰су ‰деуін т±раќты шамалар деп санауѓа болады. Шындыѓында да, Жердіњ орташа радиусы R=6371 км болѓандыќтан, тењіз дењгейінен бірнеше ж‰з километр биіктіктіњ µзінде ауырлыќ к‰ші мен еркін т‰су ‰деуініњ µзгерісін µте сезгіш приборлар ѓана байќай алады. ћ=300 км болсын, сонда 
=0,955,
м±ныњ бірден айырмашылыѓы 4,5% ќана. Ал ћ=30 км кезде
=0,957 болады, ал б±л бірден 0,43%-ке ѓана
ауытќиды.
Еркін т‰су ‰деуін жєне гравитациалыќ т±раќтыны біле отырып, Жердіњ массасын аныќтауѓа болады. Егер (16)-ден
деп алсаќ, ондаЖердіњ массасы
(17)
болар еді.
Дєл осылай К‰нніњ де массасын табуѓа болады. Жер орбитасыныњ радиусыныњ Rж=149,5109 м жєне Жердіњ К‰нді айналу периодыныњ Т = 1 жыл = 31,56106 с екендігін біле отырып Жердіњ нормаль ‰деуін аныќтауѓа болады:
м/с .
(50)-ге ±ќсас т‰рде
болады. Сонымен, К‰нніњ массасы Жердіњ массасынан 330 000 есе артыќ екен.
Жердіњ массасын жєне оныњ радиусын біле отырып, орташа тыѓыздыѓын табуѓа болады:
Жердіњ беткі ќабатындаѓы тау жыныстарыныњ тыѓыздыѓы б±дан шамамен екі есе кіші болатындыќтан, Жердіњ, тыѓыздыѓы орташа тыѓыздыќтан шамамен екі еседей артыќ болатын ядросы болады ѓой деген ќорытынды жасауѓа болады. Ал б±л дегеніміз Жердіњ ядросы негізінен темір, мыс жєне т.с.с. металдардан т±рады деген сµз.
м±ндаѓы Т - Жердіњ айналыс периоды.
С±раќтар
1.Инерциалды санаќ ж‰йесі деп ќандай санаќ ж‰йесін айтады?
2.К‰ш аныќтамасын бер.
3.Ньютонныњ 1 зањы не дейді?
4.Ньютонныњ 2 зањын жазып кµрсет?
5.Ньютонныњ 3 зањы не дейді
6. Дене импульсі деген не?
7.К‰ш импульсі деген не?
8.Тартылыс µрісі деп ќандай µрісті айтады?
9.Б‰кіл єлемдік тартылыс зањы не дейді?
10. Б‰кіл єлемдік тартылыс зањын колданып Жер параметрлерін
аныќтањыз.
Достарыңызбен бөлісу:
